【正文】 蕩電阻和電容變化的影響，圖36是PIC16F877芯片與外部振蕩電容和電阻連接的電路圖。%所有諧振器都不帶內(nèi)部電容值表 34 陶瓷諧振器 OSC類型頻率C1/pFC2/pF LP32kHz3333200kHz1515 XT200kHz47～6847～681MHz15154MHz1515 HS4MHz15158MHz15～3315～3320MHz15～3315～33以上值僅為推薦值所使用的石英晶體32kHzEpson C—177。 圖32 LP、XT和HS的石英/陶瓷振蕩器 注： （1）C1和C2的推薦值見表34和表35。PIC16F87X系列芯片都能在4種不同的類型的振蕩器方式下工作，用戶可以通過對配置寄存器中的振蕩器選擇位FOSC1和FOSC0進行編程選擇其中的一種工作方式[9]。 還可選擇不同的振蕩器工作方式，有高速，低功耗CMOS FLASH/EEPROM技術(shù)。PIC還提供程序監(jiān)視器和程序可分區(qū)保密的保密位等功能，提供了基于Windos98的方便易用的全系列的產(chǎn)品開發(fā)工具和大量的子程序庫和應用例程，使產(chǎn)品開發(fā)更容易和更快捷。此外,該芯片只需少量外圍元件,使用十分方便。顯示電路采用MAX7219，其只需要三根線就可控制八個數(shù)碼管，特別適用于需要I/O口較多的系統(tǒng)。另外本方案還具有很好的經(jīng)濟性和可擴展性，可滿足各種不同變壓器的要求。它兼有集成恒流源和集成溫度傳感器的特點，具有測溫誤差小，動態(tài)阻抗低，傳輸距離遠，體積小，微功耗等特點。但價格較高。同時，最大傳輸速率和最大傳輸距離也大大提高。AD系列產(chǎn)品以AD590M的性能最佳，其測溫范圍是55—+150℃，℃，相應時間僅20μs，℃，功耗約為5mW。（一）溫度采集電路AD590是由美國哈里斯（Hrris）公司、模擬器件公司（ADI）等生產(chǎn)的恒流源式模擬溫度傳感器。當8位數(shù)據(jù)位中的最后一個字節(jié)位D0 裝入后，整個數(shù)據(jù)字才被裝入內(nèi)部配置寄存器中。 CC1000 可通過簡單的三線串行接口(PDATA、 PCLK 和PALE) 進行編程，有36個8位配置寄存器，每個由7位地址尋址。有時會發(fā)現(xiàn)在關(guān)閉電源后的短時間內(nèi)再次開啟電源，單片機系統(tǒng)會工作不正常，這些都很可能是由單片機監(jiān)控電路設計的不可靠引起的。DS18B20主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。MAX6304是一款專用、高性能、低功耗的微處理器監(jiān)控芯片。天線接口設計為差分天線,便于使用低成本的印刷電路板天線。顯示電路采用MAX7219，其只需要三根線就可可控制八個數(shù)碼管，特別適用于需要I/O口較多的系統(tǒng)。整個課題包括系統(tǒng)設計，主機溫度信號采集與調(diào)理電路設計，主機LED顯示電路設計，主控電路設計，缺相檢測與保護電路設計，過載保護與檢測電路設計，從機設計，從主機LED顯示電路設計，無線通信電路設計，主電路設計，主機從機電源設計，系統(tǒng)軟件流程圖設計，軟件編程等。第二章 系統(tǒng)的設計方案第一節(jié) 系統(tǒng)工作的一般原理傳統(tǒng)的電力變壓器由人工控制風機，每臺變壓器有6組風冷式電動機需要控制，每組風機的保護通過熱繼電器實現(xiàn)，控制風機電源回路通過接觸器，而風機啟停的邏輯判斷通過測量變壓器的油溫和變壓器的過負荷實現(xiàn)，工作原理如圖21所示。（6）完成指定內(nèi)容的外文資料翻譯。而實際運行中這種控制方式有不少的缺點，如風機啟動時全部投入，沖擊電流太大，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運行。溫度采集精度很高，并且采取了很多措施來保護電機，如過載、缺相保護等。為了提高電力系統(tǒng)運行的可靠性和延長變壓器的使用壽命，應該對變壓器的油溫進行實時監(jiān)控。電力變壓器是電力系統(tǒng)運行的核心設備之一，因此，電力變壓器安全可靠的運行是電力系統(tǒng)正常運行的根本保障。變壓器溫控器總存在一些問題，如測溫誤差大、抗干擾能力差等，這些都是在工程界非常棘手的問題。系統(tǒng)整體具有測溫誤差小、分辨力高、抗干擾能力強的特點，所有器件的選擇均滿足工業(yè)級標準，并適合高溫環(huán)境。本設計須完成風冷式電力變壓器溫度監(jiān)控系統(tǒng)的主機部分的設計，主要包括以下工作：（1）收集電力變壓器溫度控制系統(tǒng)的控制原理的實際資料，確定要保證變壓器風冷系統(tǒng)正常運行及實現(xiàn)無人值班所需的遠程通訊功能，必須采用以單片機為核心的控制系統(tǒng)來完成；為保證風機能可靠安全運行，必須收集一既能被單片機驅(qū)動又能保證風機可靠運行的元件。（3）在自動方式運行下，當變壓器油溫超過上限時，風機全部投入；當溫度低于工藝下限時，風機全部停止；當溫度由高下降到上限和下限的中間值時，只投入3組風機；在投入3組風機的狀態(tài)，先運行的3組風機運行1小時后（這三組風機在變壓器周圍間隔安裝），自動切換到另外3組（這三組風機也在變壓器周圍間隔安裝），1小時后又切換到原來的3組，如此交替運行，既延長風機的使用壽命，又能使變壓器均勻降溫。當溫度在45℃55℃時，通常采用全部投入的方式，不利于節(jié)能，也不利于設備的維護。顯示電路采用MAX7219，其只需要三根線就可控制八個數(shù)碼管，特別適用于需要I/O口較多的系統(tǒng)。只需要一個外部電阻，就可以正確地驅(qū)動所有LED的段地址。溫度控制器系統(tǒng)框圖如圖22所示。它具有體積小、接口方便、傳輸距離遠等特點。溫度傳感器完成對溫度的測量，溫度報警觸發(fā)器TH和TL以及配置寄存器的設置值均以一個字節(jié)的形式存儲在EEPROM中，使用一個存儲功能命令可對其寫入。無線通信芯片種類繁多，方案選擇CC1000來實現(xiàn)無線通信。在10MHz的PCLK頻率工作下，完成整個配置所需時間少于60μs。提供數(shù)據(jù)計時的DCLK 應與微控制器輸入端相連，其余引腳用來監(jiān)視LOCK 信號（在引腳CHP_OUT）。該產(chǎn)品有3種封裝形式；TO52封陶瓷封裝（測溫范圍是55—+150℃）。（℃）。另外RS485 實現(xiàn)了多點互聯(lián)，最多可達256臺驅(qū)動器和256臺接收器，非常便于多器件的連接。復位電路采用MAX6304芯片來實現(xiàn)單片機系統(tǒng)的監(jiān)控電路。此方案具有很高的可靠性，液晶具有很多優(yōu)點，可以實現(xiàn)漢字的顯示等，但設計中要求在較遠的距離就可以觀察到溫度值，所以這里采用液晶不能滿足要求。所以在本設計中采用了方案一。nRF401 是一個433 MHz 工業(yè)、科學、醫(yī)用頻段設計的真正單片無線收發(fā)芯片,它采用頻移鍵控調(diào)制技術(shù)。由于有溫度檢測，需要A/D轉(zhuǎn)換，且需要較多的I/O口，所以單片機采用PIC系列微控制器[8]。工作速度：DC～20MHz時鐘輸入，DC～200ns指令周期。低功耗型：在4MHz時鐘下，電源電壓為5V時，典型工作電流值小于2ma；在32kHz時鐘下，電源電壓為3V時，典型工作電流值小于20μA；典型待命狀態(tài)電流值小于1μA。兩個捕捉/比較/脈寬調(diào)制（PWM）模塊。（僅用于40/44引腳芯片）。PIC16F87X系列芯片的振蕩器設計要求使用以平行方法切割的晶體,給出的頻率才能在晶體制造廠家特性的范圍之內(nèi)。 圖33 外部時鐘輸入工作方式 測試范圍類型頻率OSC1/pFOSC2/pF XT455kHz68～10068～1002MHz15～6815～684MHz15～6815～68 HS 8MHz10～6810～6816MHz10～2210～22以上值僅為推薦值所使用的諧振器455kHzPanasonicEFO——A455K04B177。504MHzESC ESC40201177。而其他大多數(shù)寄存器的上電復位、在正常工作期間用信號復位或WDT超時溢出復位，在休眠期間信號復位以及在掉電鎖存復位后都會被復位成“復位狀態(tài)”。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡化的方向飛速發(fā)展[7]。該電路的另一個優(yōu)點是調(diào)試非常簡單,在R和R4確定后,只需根據(jù)輸出電壓Vo的變化范圍確定R1的阻值即可。三極管型光電耦合器由發(fā)光二極管和光敏三極管構(gòu)成，發(fā)光器件為發(fā)光二極管，光檢測器為光敏三極管。光電耦合器的主要優(yōu)點是單向傳輸信號，輸入端和輸出端完全實現(xiàn)了電氣隔離，抗干擾能力強，使用壽命長，傳輸效率高。模擬信號隔離的一個比較好的選擇是使用線形光耦。在后面可以看到，在合理的外圍電路設計中，真正影響輸出/輸入比值的是二者的比值K3,線性光耦正利用這種特性才能達到滿意的線性度的。根據(jù)光耦的特性，即 將和的表達式代入上式，可得： 上式經(jīng)變形可得到：將的表達式代入（3）式可得：考慮到特別大，則可以做以下近似：這樣，輸出與輸入電壓的關(guān)系如下：可見，在上述電路中，輸出和輸入成正比，并且比例系數(shù)只由K3和RR2確定，一般選R1=R2，達到只隔離不放大的目的。另外由于光耦會產(chǎn)生一些高頻的噪聲，通常在R2處并聯(lián)電容，構(gòu)成低通濾波器，具體電容的值由輸入頻率以及噪聲頻率確定。圖313 按鍵輸入電路圖 顯示電路部分設計由于要對變壓器的油溫進行實時顯示，所以顯示電路的穩(wěn)定性就十分重要。單一的數(shù)據(jù)位更新無需對整個顯示重新寫入。圖315 數(shù)碼管接口電路圖根據(jù)本設計的溫度精度要求，用了3個數(shù)碼管顯示溫度大小，由MAX7219驅(qū)動的3個七段數(shù)碼管的接口電路如圖38所示。圖316 風機故障顯示電路 在本電路中需要用8輸入或/或非門對信號進行選通，下面來簡單介紹一下8輸入或/或非門芯片CC4078的工作原理。nRF401 是一個為433 MHz 工業(yè)、科學、醫(yī)用頻段設計的真正單片無線收發(fā)芯片,它采用頻移鍵控調(diào)制技術(shù)。接收模塊總是先接受碼流中的同步信息,一旦收到同步信息后立即進行位同步,獲得位同步后,進行碼同步,碼同步完成后開始接收1 個地址信息。引腳號引腳名稱引腳功能描 述1CE數(shù)字輸入用于激活芯片的接收或發(fā)送模式2DR2數(shù)字輸出數(shù)據(jù)信道2接收數(shù)據(jù)準備好輸出，表示可以接收數(shù)據(jù)3CLK2數(shù)字輸入/輸出接收數(shù)據(jù)信道2的時鐘輸出/輸入4DOUT2數(shù)字輸出接收數(shù)據(jù)信道25CS數(shù)字輸入片選，用于激活配置模式6DR1數(shù)字輸出該腳輸出可用于表示數(shù)據(jù)信道1接收數(shù)據(jù)已準備好7CLK1數(shù)字輸入/輸出在數(shù)據(jù)信道1的3—線接口發(fā)送時鐘輸入和接收的時鐘輸出/輸入8DATA數(shù)字輸入/輸出接收信道1/發(fā)送數(shù)據(jù)輸入/3—線接口9DVDD 功率數(shù)字電源正端，使用時應退耦10VSS功率接地（0V）11XC2模擬輸出晶振接入端12XC1模擬輸入晶振接入端13VDDPA功率輸出功率放大器電源端（）14ANT1射頻天線接口115ANT2射頻天線接口216VSSPA功率接地（0V）17VDD功率 +3V DC 電源端18VSS功率地（0V）19IREF模擬輸入?yún)⒖茧娏鬏斎攵?0VSS功率地（0V）21VDD功率+3V DC 直流電源端22VSS功率地（0V）23POWUP數(shù)字輸入功率上限24VDD功率+3V DC 電源表320 nRF401的引腳功能設計電路時應注意以下問題。當由上電進入發(fā)射模式時，TXEN必須保持lms以后才可以往DIN發(fā)送數(shù)據(jù)。VCO電感連線應與其他控制線保持一定的距離,應避免數(shù)字控制線從電感引腳之間經(jīng)過,并且應該使 VCO電感元件的中心距離 nRF401 的 VCO1 ,VCO2 引腳焊盤的中心514 mm 左右,電感元件的選擇與布局很重要,是設計成敗的關(guān)鍵點。在使用中往往于啟動器串聯(lián)在主回路中一起作用，此時由啟動器的接觸器來承載啟動電流的考核，而其他電器只承載通常運轉(zhuǎn)中出現(xiàn)的電動機過載電流分段的考核，至于保護功能由配套的保護裝置來完成。由于單片機I/O口的負載能力很小，所以輸出應該加驅(qū)動電路，驅(qū)動電路可以采用固態(tài)繼電器。 主回路設計 在本設計中，風機的保護部分對整個系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用，他決定了這個系統(tǒng)的運行壽命及運行的可靠性。當開關(guān)打到自動時，KM8線圈帶電， KM8的常閉打開，KM7 線圈不帶電，即進入自動狀態(tài)。耦合隔離器控制觸發(fā)器開關(guān)電路吸收保護網(wǎng)絡輸入端輸出端零壓檢測器圖327 固態(tài)繼電器結(jié)構(gòu)框圖 它一般有5部分組成，其中耦合隔離器的作用是在輸入與輸出兩端電氣上完全隔離下傳遞信號，控制觸發(fā)器是為后級開關(guān)電路導通提供觸發(fā)，吸收保護電路的功能是為了防止電源的尖峰和浪涌對開關(guān)電路造成損壞而采用的RC串聯(lián)網(wǎng)絡和壓敏電阻，零壓檢測器用于控制開關(guān)開通時刻消除射頻干擾，開關(guān)電路是用來接通或關(guān)斷直流和交流負載的大功率器件。當IC1光敏三極管導通時（控制端有信號輸入時），SCR可控硅的工作狀態(tài)由交流電壓零點檢測三極管V1來確定其工作狀態(tài)。(2)輸出與輸入之間采用光電隔離，可實現(xiàn)在以弱控強的同時，做到強電與弱電完全隔離，兩部分之間的安全絕緣電壓大于2 kV，符合國際電氣標準。(7)采用環(huán)氧樹脂全灌封裝，具有防塵、耐濕、壽命長等優(yōu)點。由于其欠電壓保護功能，當高壓側(cè)因檢修或故障停電時，空氣開關(guān)自動斷開，恢復送電時需要人工重新合閘。CJR系列交流接觸器具有“倒”裝式結(jié)構(gòu)，具有體積小、重量輕、能耗低、壽命長和維修方便的